爾王莊暗渠泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)介紹

董樹(shù)本　殷國(guó)濤

摘要：本文主要介紹天津市引灤工程爾王莊管理處暗渠泵站自控系統(tǒng)和集中監(jiān)控調(diào)度中心。綜合保護(hù)裝置、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)和視頻監(jiān)視系統(tǒng)的引用給我處泵站安全輸水帶來(lái)極大好處，同時(shí)提升了我處泵站信息化程度。該系統(tǒng)升級(jí)后，實(shí)現(xiàn)了如：語(yǔ)音報(bào)警、歷史表報(bào)、趨勢(shì)曲線(xiàn)等很多功能。

關(guān)鍵詞：樞紐；泵站自動(dòng)化；計(jì)算機(jī)監(jiān)控

爾王莊暗渠泵站是引灤入津工程中與輸水暗渠、爾王莊水庫(kù)配套設(shè)置的一座輸水、補(bǔ)庫(kù)兼用的專(zhuān)用泵站，引灤入津工程是向天津市供水的生命線(xiàn)，暗渠泵站就是這條生命線(xiàn)上的“心臟”。該泵站自1983年建成通水，至今一直發(fā)揮著巨大的作用。隨著“南水北調(diào)”工程南水的引入，爾王莊暗渠泵站這個(gè)“樞紐”作用更加明顯。為適應(yīng)我國(guó)現(xiàn)代化發(fā)展要求，2015年?duì)柾跚f處完成暗渠泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)升級(jí)改造，新系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)大的功能，配合視頻監(jiān)視系統(tǒng)，給暗渠泵站這一貫通“江水”和“灤水”兩條動(dòng)脈的“心臟”帶來(lái)現(xiàn)代化血液。

1、綜合保護(hù)系統(tǒng)

1.1 綜合保護(hù)系統(tǒng)概況

暗渠泵站35KV和6kV配電系統(tǒng)采用微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置，35KV線(xiàn)路及主變的微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置集中安裝在變電站主控室微機(jī)保護(hù)屏上；6kV進(jìn)線(xiàn)、出線(xiàn)、母聯(lián)和同步電動(dòng)機(jī)的微機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置均安裝在現(xiàn)場(chǎng)6kV開(kāi)關(guān)柜上。并通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)引入自控機(jī)房核心數(shù)據(jù)庫(kù)。

1.2 保護(hù)裝置

我處采用的線(xiàn)路保護(hù)為CSF206L；備用電源自投裝置CSF206B，配合電壓切換裝置HNQX-1完成了母線(xiàn)線(xiàn)路保護(hù)任務(wù)；電機(jī)保護(hù)為CSF206GB；主變本體保護(hù)為HNCSR-1，配合變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置CSF206TA和變壓器后備保護(hù)裝置CSF206TB共同完成了對(duì)兩臺(tái)主變的綜合保護(hù)任務(wù)；保護(hù)裝置與配套的通訊管理機(jī)（CSM1204）網(wǎng)絡(luò)連接，通過(guò)交換機(jī)與中心機(jī)房進(jìn)行數(shù)據(jù)連接；同時(shí)整個(gè)保護(hù)系統(tǒng)配用MSCR800同步時(shí)鐘設(shè)備，確保了保護(hù)的時(shí)效性和可靠性。

2、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)

更新改造后的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，提高了泵站運(yùn)行效率，優(yōu)化調(diào)度，確保泵站長(zhǎng)期安全可靠、高效運(yùn)行。

2.1 設(shè)計(jì)原則

泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)遵循先進(jìn)可靠、便于擴(kuò)充、安全實(shí)用的設(shè)計(jì)原則。

2.2 監(jiān)控范圍

泵站自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)控范圍主要包括：變電站高、低壓配電系統(tǒng)、主機(jī)組系統(tǒng)、同步電機(jī)系統(tǒng)、微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)、勵(lì)磁系統(tǒng)、調(diào)角機(jī)構(gòu)、輔機(jī)系統(tǒng)及公用設(shè)備、泵站及變電站直流系統(tǒng)、流量和水位等測(cè)量系統(tǒng)。

2.3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.3.1 結(jié)構(gòu)概述

爾王莊管理處暗渠泵站分中心監(jiān)控泵站和變電站，采用的監(jiān)控軟件為KingSCADA3.0，實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)泵站的監(jiān)控。其中新升級(jí)改造的暗渠泵站和變電站現(xiàn)場(chǎng)采用羅克韋爾公司AB的1756系列PLC；現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用光纖環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)將數(shù)據(jù)傳輸至核心機(jī)房數(shù)據(jù)庫(kù)，運(yùn)行數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間的存儲(chǔ)分析；泵站中控室和調(diào)度總中心工作站同樣利用光纜連接機(jī)房，進(jìn)行監(jiān)控和數(shù)據(jù)分析。

2.3.2 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備組成

現(xiàn)場(chǎng)包括：LCU柜、高壓柜及綜保裝置、勵(lì)磁系統(tǒng)、機(jī)組溫度傳感器、水位流量及壓力傳感器、風(fēng)機(jī)、技術(shù)供水系統(tǒng)、主蝶閥控制箱等設(shè)備組成。其中控制回路采用安全可靠的硬接線(xiàn)方式與LCU柜連接；保護(hù)裝置、流量計(jì)與溫度采用通訊方式與LCU柜連接；水位、壓力傳感器為4-20mA電流信號(hào)，采用屏蔽信號(hào)線(xiàn)與PLC連接。如圖：

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

2.4 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)

系統(tǒng)使用的是MOXA光纖環(huán)網(wǎng)交換機(jī)，采用自愈型環(huán)形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)用光纜跳接；網(wǎng)絡(luò)柜大型交換機(jī)與機(jī)房核心交換機(jī)同樣采用光纜環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)連接。這種連接方式具有較好的容災(zāi)效果，確保了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖?、安全可靠，為泵站安全運(yùn)行做了較好的通訊保障。

2.5 控制方式

監(jiān)控系統(tǒng)具有三級(jí)控制權(quán)限：機(jī)組及輔助LCU柜現(xiàn)場(chǎng)控制、暗渠泵站中控室分中心集中控制和調(diào)度總中心遠(yuǎn)方自動(dòng)控制。三級(jí)控制權(quán)限的控制優(yōu)先權(quán)從高到低的順序?yàn)椋含F(xiàn)場(chǎng)控制、分中心控制、調(diào)度總中心控制，在機(jī)組控制柜上設(shè)置遠(yuǎn)方/現(xiàn)地選擇開(kāi)關(guān)。根據(jù)系統(tǒng)需求，總中心、分中心與機(jī)房結(jié)構(gòu)為：監(jiān)控系統(tǒng)與數(shù)據(jù)服務(wù)中心系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，各自走單獨(dú)配置的數(shù)據(jù)通道。系統(tǒng)框架圖如下所示：

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控制結(jié)構(gòu)圖

2.6 設(shè)備配置

2.6.1 工作站及服務(wù)器配置

為實(shí)現(xiàn)全場(chǎng)監(jiān)控功能，我處工作站及服務(wù)器配置如下：

（1）現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集采用冗余方案，工程師站與操作員站均配置采集程序 KingIOServer，兩套采集系統(tǒng)互為冗余，采集軟件直接從PLC或測(cè)量?jī)x表獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

（2）分中心監(jiān)控軟件為亞控科技KingSCADA產(chǎn)品，基于冗余采集系統(tǒng)，數(shù)據(jù)來(lái)源于KingIOServer，上層展示監(jiān)控也采用冗余監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)主從冗余監(jiān)控模式；

（3）中心監(jiān)控系統(tǒng)采集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，通過(guò)遠(yuǎn)程調(diào)用分中心KingIOServer軟件或者在中心配置單獨(dú)采集系統(tǒng)，調(diào)用部署在中心的KingIOServer軟件直接從現(xiàn)場(chǎng)硬件設(shè)備中獲取實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)；

（4）總中心監(jiān)控展示軟件采用亞控科技KingSCADA產(chǎn)品，配置成冗余，確保系統(tǒng)有更高的可靠性與穩(wěn)定性。

2.6.2 現(xiàn)場(chǎng)控制單元（PLC控制站）

現(xiàn)場(chǎng)共有13面LCU柜，其中10面機(jī)組、2個(gè)輔機(jī)LCU柜和1面變電站LCU柜。LCU柜內(nèi)包含現(xiàn)場(chǎng)控制屏、PLC裝置、串口服務(wù)器、溫度巡檢儀、環(huán)網(wǎng)交換機(jī)等設(shè)備。其中PLC采用的是AB公司的1756系列，包含：電源模塊、CPU、通訊模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊、模擬量輸入輸出模塊，分別與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備連接。如下圖：

LCU柜構(gòu)成圖

現(xiàn)場(chǎng)LCU柜利用數(shù)字總線(xiàn)通信方式，采用標(biāo)準(zhǔn)MODBUS TCP 協(xié)議與機(jī)組智能數(shù)字儀表及同步機(jī)勵(lì)磁裝置通信。機(jī)組現(xiàn)地控制單元能獨(dú)立運(yùn)行，由它完成對(duì)所屬主、輔機(jī)設(shè)備的監(jiān)控。endprint